基于改进EMD与改进灰色相关度的防止变压器差动保护误动的新方法

为了有效防止变压器区外故障电流互感器(CT)饱和引起的差动保护误动以及区内故障CT饱和引起保护拒动,提出了一种基于改进经验模态分解(EMD)和改进灰色相关度的防止变压器差动保护误动的新方法。该方法主要利用了区内、区外故障时差流波形存在差异这一特点,只需定位故障发生时刻与第一个差流极值点出现时刻,将两时刻之间的差流波形进行关于坐标原点的对称变换,得到新的差流波形。之后将新的差流波形与正弦“小波”信号叠加得到合成波形,对合成波形进行改进EMD获得其第一个本征模态函数(IMF1),然后求取合成波形与其IMF1的改进灰色相关度。由于该方法仅需提取故障发生时刻与第一个差流极值点出现时刻的差流波形,且区内、外故障时的改进灰色相关度数值相差甚远,因此该方法能够保证快速、准确地对变压器区内、外故障做出识别,从而保证区外故障CT达饱和时保护不误动;区内故障时CT达饱和时,保护不拒动。PSCAD及Matlab仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。     

直流偏磁对变压器差动保护误动的影响

针对电流互感器(current transformer,CT)的饱和机制进行分析,指出直流偏磁在CT铁心中产生的偏置磁通影响CT运行点的位置,稳态运行时CT可能到达局部暂态饱和态,造成2侧电流出现轻微的幅值和相位误差。由于直流偏磁加速区外故障CT的饱和速度,采用时差法无法可靠闭锁差动保护,通过检测变压器中性点直流电流大于5 A向保护装置发出分区信号,设置比率制动特性的延时动作区,躲过故障期间因CT超饱和引起的误动情况;同时,故障切除后,由于CT工作在局部暂态饱和态,差流易越过制动边界,基于分区信号提高比率制动特性的最小动作电流。仿真结果验证该方法能够可靠躲过区外故障及故障切除后由CT饱和引起的差动保护误动,并且不牺牲区内故障时差动保护动作的灵敏性。     

基于暂态拟合制动特性的发电机差动保护算法

从电流互感器饱和励磁电流和发电机差动保护工作点随时间变化特点分析入手,提出了一种基于暂态拟合制动特性原理的差动保护算法。算法通过拟合电流互感器饱和时差动不平衡电流随时间变化规律得到制动曲线斜率K随时间变化曲线,给出了初始K值曲线表达式及初始K值曲线的调整方法。该制动特性既反映了电流互感器饱和暂态过程引起的差动不平衡电流随时间变化的规律,又兼顾电流互感器正常传变时的稳态误差,使得保护动作门槛值在区外故障电流互感器饱和暂态过程中能够包络差动不平衡电流,增加了保护的可靠性。同时电流互感器正常线性传变时间段K值曲线的值可低于传统比率制动差动保护制动曲线斜率值,保护更加灵敏。理论分析和仿真结果表明,算法比传统比率制动差动保护有更好的区外故障抗电流互感器饱和能力和区内故障的灵敏性。     

基于小矢量算法的自适应椭圆制动特性变压器差动保护

随着高压、超高压变压器的应用,采用半周或全周数据窗计算方法的传统差动保护,动作时间往往会达到30 ms 以上,已经无法满足快速动作的要求。区外故障时,初始暂态分量、CT饱和以及谐波的影响,使不平衡电流增大,差动保护容易误动。采用小矢量变数据窗的计算方法,同时考虑到区外故障因CT饱和或谐波以及暂态电流等影响使电流波形畸变,自动修复制动电流因波形畸变造成实际电流和估算电流计算的误差,在传统比率制动差动保护的基础上,用椭圆制动特性来描述差动保护。区内故障时,动作时间在10~15 ms左右,同时有效的防止了区外故障时或区外故障切除时保护的误动。仿真和试验证明,采用补偿波形畸变的小矢量算法自适应椭圆制动特性,提高差动保护的可靠性和灵敏性,较之传统比率差动保护具有明显优越性和实用性。     

基于频数分布的防止变压器差动保护误动的新方法

为有效防止变压器区外故障因CT饱和引起的差动保护误动,提出了一种基于频数分布的检测CT饱和的新方法。该方法截取从故障发生到差流达到第一个极值之间的部分差流波形并经适当变换,利用频数分布直方图进行电流波形处理。根据频数分布特征,能够实现CT严重饱和、一般饱和、轻度饱和情况下变压器区内外故障的准确检测。该方法只需定位故障发生时刻,而不需定位差流出现时刻,算法简单,快速可靠。经大量仿真实验验证了新方法的可靠性和准确性。     

一种同名相转换性故障变压器差动保护防拒动的研究

为解决变压器差动保护在发生区外故障CT饱和转区内同名相故障CT饱和导致的差动保护拒动问题,提出一种差流点差饱和开放识别方案。若为单电源CT饱和时饱和段差流采样点将会很小或出现间断。若为多电源单CT饱和时差流趋于正常波形。利用差流采样点的比率制动关系及制动电流间断角的特性,通过识别一周波内满足比率制动特性与间断点的总采样点数,来判断是否区内故障。仿真结果表明,该方法适用于变压器差动保护同名相转换性故障识别。     

基于电流变化量的自适应母线保护

提出了母线差动保护的自适应判据和母线外部故障时TA饱和的判别方法,用于快速反应母线故障和解决母线区外故障保护误动问题。根据母线外部故障时工频电流变化量差动电流主要表现为母线分布电容电流的变化量,母线内部故障时特别是经高阻故障时可能有一部分穿越性负荷电流流经母线,流进母线的工频变化量电流在流出电流支路的阻抗和故障点等效的过渡电阻之间分配的特点,得到自适应母线保护的动作判据。基于饱和的TA在瞬时电流过零时有一线性传变区,瞬时电流变化量制动电流时间先于瞬时电流变化量差动电流这种特点,得到母线区外故障时TA饱和的判别方法。提高了保护的可靠性和灵敏度,不受系统运行方式和过渡电阻的影响。     

比率制动电荷量线路差动保护

文中提出了差动电荷量和制动电荷量的概念,并分析了两者间的关系。提出了将两者作为差动量和制动量的比率制动电荷量线路差动保护判据及其整定原则,利用全波电流识别区内外故障。阐述了保护判据抗电流互感器饱和、避免电容电流影响的思路。仿真验证结果表明:区内故障时,保护判据利用故障后5~10ms内的数据能快速准确识别故障;区外故障时,判据能可靠闭锁。     

不同电流互感器混用对线路差动保护的影响及对策的研究

分析了电磁式电流互感器和电子式电流互感器暂态特性的差异,提出了采用差分虚拟制动CT饱和开放的办法来解决不同互感器混用时线路光纤差动保护饱和误开放的问题。该方法能够有效解决因暂态传递特性不一致引起的饱和误开放问题。此外由于电子互感器二次时间常数与常规互感器有较大差异,导致在故障切除后电子互感器侧电流拖尾,会造成开关跳开后线路保护仍计算有差流,同时保护各侧电流互感器的二次电流衰减时间常数不一致也存在导致差动保护在区外故障电流切除时误动作。提出使用全周差分傅氏计算保护跳开相的电流,以避免造成线路保护跳令不能及时收回导致误启动失灵以及区外故障切除引起差动误动的问题。     

一种特高压3/2接线纵差保护抗电流互感器饱和措施

特高压长线路3/2接线侧母线附近区外故障时2个分电流互感器都有可能饱和,使引入2个电流互感器和电流的相量差动保护遇到了较大困难.提出了一种实用抗电流互感器饱和措施,采用低电压启动判据筛选出可能引起电流互感器饱和的3/2接线侧母线附近的区内和区外故障,然后根据短数据窗电流不饱和的特点,采用适当的定值区分3/2接线侧母线附近区内故障差流和区外故障分布电容电流,从而通过闭锁防止区外故障因饱和误动.该方法已在实验样机中得到应用,并成功地通过保护动模试验.     

差电流轨迹扫描法的研究

针对母线区外故障CT严重饱和时母差容易动作和区外故障转区内故障时存在流出电流而使得差动电流偏小母差不易动作的问题,一般微机母线保护对这两种情况反应不够灵敏。对SG B750数字式母线保护装置中采用的抗CT饱和新原理———差电流轨迹扫描法进行了探讨。该原理抓住故障CT传变特性,快速有效判断出系统所发生的故障类型,判据准确可靠。     

基于差流谐波波形特点的判别母差保护中电流互感器饱和的方案

电流互感器(CT)饱和时,母线差动保护装置的可靠、安全、稳定运行是衡量母线保护的一项重要指标。文中分析了各种情况下的CT饱和及短路时的差流波形,提出了基于差流谐波波形特点的判别CT饱和的方案。该方法保证了母线差动保护在区外故障CT饱和时可靠闭锁、发生短路故障时快速地开放差动保护。     

T型线路电流差动保护研究

介绍了目前常见的几种基于故障分量的T型线路电流差动保护判据.并对各种判据的动作特性及制动特性进行了对比分析.在此基础上,研究分析了影响电流差动保护性能的制动量及制动系数的选取问题,通过对原有判据制动系数的改进,提出了一种改进的T型线路电流差动保护判据,并对改进前后判据的工作情况进行了大量的仿真试验.仿真结果表明,该判据具有良好的分相动作能力,并可根据外部故障和内部故障,自动调节制动系数,使得该判据在灵敏度、可靠性以及允许误差范围等方面均具有更好的性能,在发生电流互感器饱和、内部故障有穿越性电流流出等情况下也能正确动作.     

牵引变压器差动保护误动原因分析及解决方案

通过对一次牵引变压器的差动保护误动作情况进行分析,判断为保护装置内部电流互感器(TA)暂态饱和引起,对该类型TA的测试也证实推断的正确。减少和避免TA饱和对保护影响的方法有多种。外部故障时,对各分相采用差流变化量与制动电流变化量的异步出现特性可识别TA暂态饱和。基于该次牵引变压器差动保护外部TA接线的情况,异步法在该次故障识别中失效;采用三相制动电流变化量之和与差动电流变化量之和进行判别,可以判断外部故障的TA饱和,从而暂时闭锁保护,并通过仿真验证了该判据的合理性。     

输电线路复合差动保护方案

结合相量差动保护和采样值差动保护的性能特点,提出了输电线路复合差动保护方案。该方案依靠采样值差动原理在1个工频周期内可靠切除大多数较严重的故障,通过相量差动保护原理对轻微内部故障作出反应,同时引入制动电流判据,在严重外部故障时自适应增加200ms延时来克服电流互感器(TA)饱和对相量差动的影响。该方案无需配置复杂的TA饱和检测元件,保护判据成熟可靠。仿真结果表明,该方案的可靠性、灵敏性以及抗TA饱和性能均优于单一原理的差动保护。     

基于采样值相关度比较的母线保护方案

对母线各支路电流采样值在每个采样点进行数据处理,将处理结果作为计算相关度的依据,利用其在母线区内外故障及电流互感器饱和时的波形相关度特点,构造出具有自适应制动特性的母线保护判据。该判据基于瞬时采样值并综合多个采样值的信息来区分母线区内外故障,计算数据窗长较短,对频率偏移和谐波的影响也有一定的抵御能力。大量的动模实验表明:该判据能够快速、可靠地判别母线区内外故障,并具有一定的抗电流互感器饱和能力,在母线区内故障有汲出电流的情况下,保护灵敏度不受影响,定值整定借鉴传统比率差动的整定思想,简单易行,配合形态滤波等快速前置滤波单元,可构成一种较理想的母线主保护方案。     

异步法电流互感器饱和判别新原理及其应用

介绍了异步法电流互感器(TA)饱和判别新原理,结合现场录波分析表明:在机组内部故障时,制动电流工频变化量和差电流工频变化量同步出现,而外部故障TA饱和时两者异步先后出现。差动保护与此判据结合,可以明确区分TA饱和与内部故障。     

Identification of Cross-Country Fault of Power Transformer for Fast Unblocking of Differential Protection

Due to the different ratings of the current transformers (CT) located on different sides of power transformer, only the CT of low ratings will saturate when the power transformer experiences a heavy through fault, leading to false differential current. Such type of external fault can be identified from the internal one if the differential protection is equipped with the percentage restraint characteristic together with the method using operation time difference between pickup element and differential protection. However, the differential protection will be wrongly blocked as well if a cross-country fault occurs. According to the investigations in this paper, in the event of an external fault accompanied by the CT saturation, the variation of most samples of the secondary current of the saturated CT is inversely proportional to the variation of the differential current. Comparatively, this law cannot be followed on the occasion of an internal fault. In this case, the locus of the variation of the saturated secondary current with the differential current can be used to dynamically discriminate if an external fault develops to an internal fault. With the method proposed in this paper, the ability of the differential protection immune to cross-country fault can be improved further. The effectiveness of the proposed method is verified with the simulation tests.      

母线采样值差动保护数据窗选取方法研究

采样值差动保护动作行为的正确性取决于数据窗选取的准确性。文中基于电流互感器(current transformer,CT)的磁滞特性,分别对母差区内外故障情况下制动电流与差动电流瞬时值和变化率的特征进行分析,在此基础上,提出一种应用于母线采样值差动保护的数据窗选取方法:首先选取数据窗特征点,再由数据窗特征点倒推数据窗起始点,并进行了实时数字仿真(real time digital simulation,RTDS)验证。本采样值差动保护原理不受系统频率、电流非周期分量及CT传变特性等影响,在区外转区内复杂故障情况下,依然可以保证差动保护动作的快速性和可靠性,数据窗选取方法精准可靠,提高了采样值差动保护动作的灵敏性。